Bài giảng máy điện, nguồn điện - Chương 2

Nội dung : Bài giảng máy điện_nguồn điện. Chương 1: Những vấn đề chung về máy điện. Chương 2: Máy biến áp. Chương 3: Máy điện không đồng bộ.

18/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 08101Chương 2MMÁÁY BIY BIẾẾN N ÁÁPP8/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081021.Công dụng MBAUPI =- Dòng truyền tải:- MBA trong HTĐ: tăng áp, giảm áp 3p- Đường tr/tải 10,5kV-22kV-35kV-110kV-220kV-500kV. §§22.1.M.1.MỞỞ Đ ĐẦẦU U - Các nhà máy điện ở xa nơi tiêu thụ Æ Tải điện đi xa-Phụ tải: 650V-450V 380V-220V-115V- MBA trong công nghiệp, kỹ thuật, …- Điện áp MP: 6,3kV-10,5kV-15,75kV-22kV. (kí hiệu trên sơ đồ)Æ tăng U giảm I Æ tiết kiệm VL 28/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 08103Phân loại các MBA:•MBA điện lực, đo lường, hàn, …•MBA 1 pha, 3 pha.•1 hay nhiều dây quấn.•Kiểu bọc, trụ; hình xuyến, …8/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081042.Định nghĩa•TB điện từ tĩnh;3.Các lượng định mức•Điện áp: U1đm, (MBA 3 pha là giá trị Ud).(MBA 3 pha là giá trị Id).đmđmđmIUS113=•Tần số fđm; U2đm.•Phía nối nguồn (sơ cấp): •Phía nối tải (thứ cấp):•Dòng điện: I1đm, I2đm. •Công suất: Sđm=U1đmI1đmw1, U1, I1, P1. w2, U2, I2, P2.biến đổi điện áp xoay chiều;giữ nguyên f=U2đmI2đm(VA) đmđmIU223=dòng điện không tải I0; số pha; sơ đồ nối dây;điện áp ngắn mạch Un; …MBA 3p: 38/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 08105§§22.2.C.2.CẤẤU TU TẠẠO & NG/LÝ LO & NG/LÝ LÀÀM VIM VIỆỆC CC CỦỦA MBAA MBA1.Cấu tạo MBADây quấn:Vỏ máy;Lõi thép: lá thép KTĐ 0,3-0,5mm hình U, I, E; Trụ, gông.đồng, bọc cách điện; tròn/chữ nhật;dq sơ cấp, thứ cấpthùng dầu; cực điện;bình dãn dầu, van an toàn, …8/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081062.Nguyên lý hoạt động của MBA•MBA 2 dq w1, w2.dtdweφ11−=dtdweφ22−=mfwE Φ=1144,4mfwE Φ=2244,4•Đặc điểm các sđđ E1, E2.;2121wwEEk ==;122121IIUUwwk ===Vai trò sđđ e1,Coi U1I1=U2I2:•Nguồn u1Æ i1•ф biến thiên tạo e1, e2.ф(t)=Φmsinωt•Tỷ số BA:Æ ф);2sin(22πωπ−Φ= tfwmÆ điện năng truyền qua MBA);2sin(21πωπ−Φ= tfwm sđđ e2; 48/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 08107§§22.3.H.3.HỆỆPH/TRÌNH CÂN BPH/TRÌNH CÂN BẰẰNG ĐING ĐIỆỆN TN TỪỪMBAMBA1.Quá trình điện từ trong MBATT chính ф (trong lõi):;111dtdiLet−=11144,4 UfwEm≈Φ=constUKhi =1TT tản Ψt(ngoài lõi):•Vai trò: quyết định sự truyền tải năng lượng qua MBA.•Dạng phức: ;11111•••−=−= IjXILjEtω•Phụ thuộc U1;•Tác động: tạo e1, e2.(k0phụ thuộc tải)•Đặc điểm: phụ thuộc tải dtdiLet222−=••−=222IjXEtconstm=Φ→tạo 8/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081082.Phương trình cân bằng điện áp sơ cấp MBA•Các thành phần điện áp:11111 teiReu −+−=)1()(11111•••++−=⇔ IjXREU•Tổng trở dây quấn sơ cấp: 111jXRZ +=−3.Phương trình cân bằng điện áp thứ cấp MBA•Các thành phần điện áp:22222 teiRue −+=−);2()(22222•••+−−=⇔ IjXREU•Tổng trở dq thứ cấp: 222jXRZ +=−u1, e1,R1i1, et1e2, u2;R2i2, et2 58/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081094.Phương trình cân bằng sức từ động MBA•TT chính ф k0 đổi (với U1=cte)•Nguồn STĐ: 01iw221101iwiwiw −=21201wwIII•••+=⇔)3('201•••+=⇒ IIIÆHệ ptr MBA: )1(1111•−••+−= IZEU)2(2222•−••−−= IZEU)3('201•••+= III - dòng điện thứ cấp quy đổi)kII••=2'2(11; iw22& iw8/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081010§2.4.SƠ ĐỒ THAY THẾ CỦA MBA1.Hệ phương trình quy đổi của MBA)1(1111•−••+−= IZEU)2(2222•−••−−= IZEU)3('201•••+= III•Đưa vào hệ Ptr các thông số từ hóa•−•=−01IZEth•Quy đổi các lượng ở thứ cấp về phía sơ cấp: Nhân Ptr(2) với k; rồi nhân k/kkIZkEkUk•−••−−=22222ÆHệ Ptr quy đổi của MBA: ;2'2••= UkU)'1(1101•−•−•+= IZIZUth)'2('2'20'2•−•−•−= IZIZUth)3('201•••+= IIIĐặt:•+=0)( IjXRthth−−=22'2ZkZ):(12••= EEkcó 68/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 0810112.Sơ đồ thay thế MBA)'1()()(11101•••+++= IjXRIjXRUthth)'2()()('2'2'20'2•••+−+= IjXRIjXRUthth)3('201•••+= III•Vẽ sơ đồ mạch tương ứng hệ Ptr quy đổi của MBA. (3 biến, 3 nhánh, 2 vòng) •Đặc điểm: nối mạch sơ cấp – thứ cấp. •Ý nghĩa các phần tử. •Ứng dụng: tính tóan, phân tích hoạt động của MBA. [Các thông số của sơ đồ xác định từ thực nghiệm] (Phụ tải quy đổi: )2'−−=ttZkZ8/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081012§2.5.CHẾ ĐỘ KHÔNG TẢI CỦA MBA1.Đặc điểm•Trạng thái: U1đm, I2=0, U20=U2đm. •Sơ đồ thay thếCác đặc điểm:•Tổng trở vào lớn •Dòng điện không tải:000jXRZ +=−;010ZUIđm=(%)100%100đmIIi =•Công suất không tải: 0010cosϕIUPđm=stthPIR ∆=≈20•cosφ0nhỏ (0,1-0,3).Æ Không nên để MBA không tải & non tải0Z0X0R0ϕTam giác tổng trở k0tải−=+≈thththZjXR(nhỏ: (0,03-0,1)I1đm) 78/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 0810132.Thí nghiệm không tải MBA•Mục đích:•Sơ đồ thí nghiệm•Thao tác:•Đo được:•Tính: ;010IUZZđmth==;2000IPRRth==22thththRZX −=;21đmđmUUk =;cos0100IUPđm=ϕI10=I0;xác định thông số từ hóa của sơ đồ thay thế:Rth, XthU1đm, I2=0 U1đm, U20=U2đm;P10=P0=∆Pst8/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081014§2.6.CHẾ ĐỘ NGẮN MẠCH MBA1.Đặc điểm•Trạng thái: U1đm, U2=0•Sơ đồ thay thếCác đặc điểm:•Tổng trở vào: (là tổng trở dq MBA) ;1nđmnZUI =)()('21'21XXjRRZn+++=−•Dòng điện ngắn mạch:•Là sự cố nguy hiểm(cho MBA & hệ thống CCĐ)Æ Không được để xảy ra ngắn mạch MBA! (cần có biện pháp bảo vệ)nZnXnRnϕnnjXR +=Æ nhỏRất lớn (hàng chục lần I1đm) 88/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081015(%)100%1đmnnUUu =•Các thành phần của Un(hay un%)•Unlà đặc trưng của MBA về tổng trở dq.đmnnIZU1=để MBA ng/mạch chỉ với Iđm:nđmnnIUPϕcos(1=2.Thí nghiệm ngắn mạch MBA•Mục đích: xác định thông sốdây quấn MBA R1, X1, R2, X2•Sơ đồ thí nghiệm•Thao tác: U2=0, đặt U1=Un•Đo được: Un, I1đm, I2đm;nUnXUnRUnϕ;cos1 nnđmnnRUIRUϕ==nnđmnnXUIXUϕsin1==P1n=Pn=∆Pđđm21đmnIR=)đđmP∆=8/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081016•Tính: •Coi:;1đmnnIUZ =;21đmnnIPR =;22nnnRZX −=;2'21nRRR ==;2'21nXXX ==•Tính:;2'22kRR =•Đo được: Un, I1đm, I2đm, Pn=∆PđÆ Sơ đồ thay thế:2'22kXX = 98/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081017§2.7.CHẾ ĐỘ CÓ TẢI CỦA MBA222UUUđm−=∆100%2222đmđmUUUu−=∆1.Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải•MBA mang tải:;1đmU;12II ⇒Hệ số tải:đmtIIk11=•Điện áp thứ cấp thay đổi: (Mức tải))cos(%%2 tnntukuϕϕ−=∆⇒100)cos(11đmtnđmntUIZkϕϕ−=(Phụ thuộc t/c tải, mức tải, điện áp Un, tổng trở Zn) 1001'21đmđmUUU −=(nhân k/k)•−••+=1'21IZUUnđm100)cos(11đmtnnUIZϕϕ−≈8/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081018•Quan hệ∆U2với tải khác nhau:2.Đặc tính ngoài0%9020>∆⇒<− utnϕϕ)cos(%%2 tnntukuϕϕ−=∆0%9020<∆⇒>− utnϕϕ•Quan hệ U2=f(I2) khi U1đmφn-φt=0 Æ ∆u2% maxφn-φt=900Æ ∆u2%=0•Đồ thị∆u2%=f(kt) các tải R, L, C)100%1(22222uUUUUđmđm∆−=∆−=•Đặc tính ngoài khi tải R, L, C(Duy trì U2: đ/c số vòng dây cao áp ±5%) 108/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 0810193.Tổn hao & hiệu suất MBA•Biểu đồ năng lượng.1P1đP∆2đP∆stP∆2P;2111IRPđ=∆;2'2'22IRPđ=∆;20IRPthST=∆tđmttSkSPϕϕcoscos22==•Các tổn hao & công suất ra tải:•Hiệu suất của MBA:PPPPP∆+==2212η02coscosPPkSkSknttđmttđmt++=⇒ϕϕη)(22211đmđmđmtSSIIIIk ===21IRPnđ=∆0PPST=∆212đmntIRk= ;2ntPk=8/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 081020•Đặc tính hiệu suất η=f(kt)02coscosPPkSkSknttđmttđmt++=ϕϕη0=∂∂tkη02PPknt=•cosφt=cte, xétηηmaxmaxứng với ∆Pst=∆Pđ:ntPPk0=⇒•Máy tb & lớn, ηmax khi kt=(0,5-0,7)(kttrong khoảng (0,4-1,2), η thay đổi k0 đáng kể)•cosφt tăng, η tăng [...]... Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 0810 2 1.Cơng dụng MBA U P I = - Dịng truyền tải: - MBA trong HTĐ: tăng áp, giảm áp 3p - Đường tr/tải 10,5kV -2 2 kV-35kV-110kV -2 2 0kV-500kV. § § 2 2 .1.M .1.M Ở Ở Đ Đ Ầ Ầ U U - Các nhà máy điện ở xa nơi tiêu thụ Ỉ Tải điện đi xa -Phụ tải: 650V-450V 380V -2 2 0V-115V - MBA trong công nghiệp, kỹ thuật, … - Điện áp MP: 6,3kV-10,5kV-15,75kV -2 2 kV. (kí hiệu trên sơ đồ) Ỉ... k/k) •− • • += 1 ' 2 1 IZUU n đm 100 )cos( 1 1 đm tnn U IZ ϕϕ − ≈ 8/16 /20 10 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 0810 18 •Quan hệ∆U 2 với tải khác nhau: 2. Đặc tính ngồi 0%90 2 0 >∆⇒<− u tn ϕϕ )cos(%% 2 tnnt uku ϕϕ −=∆ 0%90 2 0 <∆⇒>− u tn ϕϕ •Quan hệ U 2 =f(I 2 ) khi U 1đm φ n - t =0 Æ ∆u 2 % max φ n - t =90 0 Æ ∆u 2 %=0 •Đồ thị∆u 2 %=f(k t ) các tải R, L, C ) 100 % 1( 2 222 2 u UUUU đmđm ∆ −=∆−= •Đặc...11 8/16 /20 10 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 0810 21 2. 8.MBA BA PHA •Biến đổi điện áp 3 pha: dùng 3 MBA 1 pha, hay MBA 3 pha. 1.C 1.C ấ ấ u t u t ạ ạ o o •Lõi thép 3 trụ, quấn dây sơ, thứ mỗi pha •Dây quấn: AX-BY-CZ, ax-by-cz Mỗi dq nối hình sao (Y) hay hình tam giác (∆) 8/16 /20 10 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 0810 22 2. Hệ số biến áp & tổ nối dây của MBA 3 pha 2 1 d d U U k = )( 2 1 2 1 w w U U k p p p == ; 2 1 w w k... 9 8/16 /20 10 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 0810 17 2. 7.CHẾ ĐỘ CÓ TẢI CỦA MBA 22 2 UUU đm −=∆ 100% 2 22 2 đm đm U UU u − =∆ 1.Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải •MBA mang tải: ; 1đm U ; 12 II ⇒ Hệ số tải: đm t I I k 1 1 = Điện áp thứ cấp thay đổi: (Mức tải) )cos(%% 2 tnnt uku ϕϕ −=∆⇒ 100 )cos( 1 1 đm tnđmnt U IZk ϕϕ − = (Phụ thuộc t/c tải, mức tải, điện áp U n , tổng trở Z n ) 100 1 ' 21 đm đm U UU... ngồi khi tải R, L, C (Duy trì U 2 : đ/c số vòng dây cao áp ±5%) 13 8/16 /20 10 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 0810 25 3.MBA đo lng 2 1 2 1 w w U U = ãGim U, I ặ o c trờn cỏc V, A ãBin dịng: hạ dịng I 1 •Biến áp: hạ áp U 1 1 2 2 1 w w I I = 2 1 2 1 I w w I =⇒ 2 2 1 1 U w w U =⇒ •Sử dụng trong NMĐ, Trạm PPĐ MBA chế độ ngắn mạch, Amet đo I 2 MBA chế độ không tải, Vmet đo U 2 ... = )( 2 1 2 1 w w U U k p p p == ; 2 1 w w k = b/Tổ nối dây: a/Hệ số BA: •Nối Y/Y & ∆/∆: •Nối Y/∆: •Nối ∆/Y: ;3 2 1 w w k = ; 3 1 2 1 w w k = ỈTổ nối dây Y/ -7 là tỷ số các điện áp dây kèm góc lệch pha giữa U d thứ cấp & U d sơ cấp kí hiệu sơ đồ nối dây sơ cấp & thứ cấp (mốc) •VD: 1 8/16 /20 10 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ 0810 1 Chương 2 M M Á Á Y BI Y BI Ế Ế N N Á Á P P 8/16 /20 10 Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài . MBA•Các thành phần điện áp :22 222 teiRue −+=−) ;2( ) (22 222 •••+−−=⇔ IjXREU•Tổng trở dq thứ cấp: 22 2jXRZ +=−u1, e1,R1i1, et1e2, u2;R2i2, et2 58/16 /20 10 Chu Quốc. MBAUPI =- Dòng truyền tải :- MBA trong HTĐ: tăng áp, giảm áp 3p- Đường tr/tải 10,5kV -2 2 kV-35kV-110kV -2 2 0kV-500kV. § 22 .1.M.1.MỞỞ Đ ĐẦẦU U - Các nhà máy điện